2024届高考 二轮备考 基因的本质与表达及生物的变异与进化 学案

专题五基因的本质与表达及生物的变异与进化连线织网——循图串知，建构“大概念”知识体系基础自查(一)基因的本质系统主干知识1．归纳遗传物质探索历程的“两标记”和“三结论”(1)噬菌体侵染细菌实验中的两次标记的目的不同第一次标记分别用含35S和32P的培养基培养大肠杆菌，目的是获得带有标记的大肠杆菌第二次标记分别用含35S和32P的大肠杆菌培养T2噬菌体，目的是使噬菌体带上放射性标记(2)遗传物质发现中的三个实验结论①格里菲思的体内转化实验的结论：加热致死的S型细菌中存在“转化因子”。②艾弗里及其同事的体外转化实验的结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。③噬菌体侵染细菌实验的结论：DNA是噬菌体的遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质。2．明确噬菌体侵染细菌实验放射性分布误差产生的三个原因3．探索遗传物质的三种方法4．理清DNA结构的两种关系和两种化学键数量关系每个DNA分子片段中，游离的磷酸基团有2个A—T之间有两个氢键，G—C之间有三个氢键脱氧核糖数＝磷酸数＝含氮碱基数位置关系单链中相邻碱基：通过—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—连接互补链间相邻碱基：通过氢键相连化学键氢键：连接互补链间相邻碱基的化学键磷酸二酯键：连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的化学键[微提醒]双链DNA的碱基之间的关系①双链DNA分子中常用公式：A＝T、C＝G、A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G。②“单链中互补碱基之和”占该链碱基数比例＝“双链中互补碱基之和”占双链总碱基数比例。③某单链不互补碱基之和的比值与其互补链的该比值互为倒数。5．图示分析DNA的复制(以真核细胞为例)澄清概念微点(一)微点判断(1)分别用含32P、35S的培养基培养噬菌体，可得到被标记的噬菌体。(×)(2)流感病毒与肺炎链球菌二者遗传物质所含有的核苷酸是相同的。(×)(3)DNA分子中每个脱氧核糖都连接两个磷酸，每个碱基都连接一个脱氧核糖。(×)(4)细胞内DNA复制子链延伸时，游离的脱氧核苷酸添加到3′端。(√)(5)DNA复制过程中DNA聚合酶的作用是打开DNA双链。(×)(6)若酵母菌的DNA中碱基A约占32%，DNA复制后的DNA分子中碱基C约占18%。(√)(二)概念融通(1)将某种噬菌体的一个DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其侵染无标记的大肠杆菌，将大肠杆菌在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个噬菌体带标记。(2)DNA能够准确复制的原因是DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。(3)在细胞内，DNA的两条链都能作为模板，由于DNA分子的两条链是反向平行的，每条链都通过磷酸和脱氧核糖交替连接而成，因此每条链的两端是不同的，其中，一端是3′－端(有一个羟基)，另一端是5′－端(有一个游离的磷酸基团)。在DNA复制过程中，DNA聚合酶催化子链合成的方向是5′→3′。DNA复制又是边解旋边复制的过程。请根据下图推测DNA聚合酶是如何催化DNA复制的。DNA复制时，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开，形成两条模板链，一条模板链是3′→5′走向，其子链在5′→3′方向上连续合成，称为前导链；另一条模板链的子链也是沿5′→3′方向合成，但是与前导链的合成方向正好相反，随着复制的进行会形成许多不连续的片段，最后不连续的片段相互连接形成一条完整的DNA单链，称为后随链。(4)在证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA的实验中，不能(填“能”或“不能”)利用噬菌体侵染细菌的实验操作过程，理由：因为烟草花叶病毒侵染烟草细胞时，RNA和蛋白质没有分开，是完整的病毒侵入宿主细胞，所以本实验只能通过人工分离提纯技术分离RNA和蛋白质，然后再单独导入宿主细胞，单独观察它们的作用。练明基础考法题点(一)探索遗传物质的本质经典实验分析1．(2022·湖南高考)T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，下列哪一项不会发生()A．新的噬菌体DNA合成B．新的噬菌体蛋白质外壳合成C．噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNAD．合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合解析：选CT2噬菌体侵染大肠杆菌后，其DNA会在大肠杆菌体内复制，合成新的噬菌体DNA，A正确；T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，只有DNA进入大肠杆菌，T2噬菌体会用自身的DNA和大肠杆菌的氨基酸等来合成新的噬菌体蛋白质外壳，B正确；噬菌体在大肠杆菌的RNA聚合酶作用下转录出自身的RNA，C错误；合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合，合成噬菌体的蛋白质，D正确。2．(2022·浙江1月选考)S型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使R型菌转化为S型菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示。下列叙述正确的是()A．步骤①中，酶处理时间不宜过长，以免底物完全水解B．步骤②中，甲或乙的加入量不影响实验结果C．步骤④中，固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化D．步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果解析：选D步骤①中，酶处理时间要足够长，以使底物完全水解，A错误；步骤②中，甲或乙的加入量属于无关变量，应相同且适宜，否则会影响实验结果，B错误；液体培养基用于扩大培养，使营养物质和细菌充分接触，加快物质交换的速度，更有利于细菌转化，C错误；S型菌菌落表面光滑，R型菌菌落表面粗糙，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态，判断是否出现S型菌，D正确。3．T2噬菌体侵染大肠杆菌后，可使菌体破裂形成噬菌斑。T2噬菌体中，基因h＋、h控制噬菌斑的透明程度，r＋、r控制噬菌斑的大小。用基因组成为hr＋和h＋r的噬菌体侵染大肠杆菌后，将释放出的子代噬菌体涂布到长满大肠杆菌的培养基上，培养结果如图。下列说法错误的是()A．T2噬菌体可在培养基中增殖形成菌落B．含有r基因的病毒侵染和繁殖能力强C．体外将hr＋病毒和h＋r病毒混合后，二者可发生基因重组D．在大肠杆菌内多数hr＋病毒与h＋r病毒发生了基因重组解析：选BT2噬菌体是病毒，在培养基中无法增殖，不能形成菌落，A错误；结合图示可知，含有r＋的噬菌斑小，含有r的噬菌斑大，因此含有r基因的病毒侵染和繁殖能力强，B正确；病毒没有独立生存的能力，所以不能在体外完成重组，C错误；结合图示可知，两种噬菌体混合侵染大肠杆菌后出现较多的是小菌斑、透明(hr＋)和大菌斑、半透明(h＋r)，说明在大肠杆菌内多数hr＋病毒与h＋r病毒没有发生基因重组，D错误。题点(二)DNA分子的结构和复制4．我国考古学家利用现代人的DNA序列设计并合成了一种类似磁铁的“引子”，成功将极其微量的古人类DNA从提取自土壤沉积物中的多种生物的DNA中识别并分离出来，用于研究人类起源及进化。下列说法正确的是()A．“引子”的彻底水解产物有两种B．设计“引子”的DNA序列信息只能来自核DNAC．设计“引子”前不需要知道古人类的DNA序列D．土壤沉积物中的古人类双链DNA可直接与“引子”结合从而被识别解析：选C分析题意可知，“引子”是一段DNA序列，彻底水解产物有磷酸、脱氧核糖和四种含氮碱基，共6种产物，A错误；由于线粒体中也含有DNA，因此设计“引子”的DNA序列信息还可以来自线粒体DNA，B错误；根据题干信息“利用现代人的DNA序列设计并合成了一种类似磁铁的‘引子’”可知，设计“引子”前不需要知道古人类的DNA序列，C正确；土壤沉积物中的古人类双链DNA需要经过提取，且在体外经过解旋后，才能与“引子”结合，而不能直接与“引子”结合，D错误。5.研究人员将1个含14NH4－DNA的大肠杆菌转移到以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中，培养24h后提取子代大肠杆菌的DNA，进行密度梯度离心，试管中出现两种条带(如图)，且条带2中DNA分子数是条带1的3倍。下列说法正确的是()A．该分离方法可用于分离细胞中的细胞器B．若每一代都要收集大肠杆菌，应每6h收集一次C．子代DNA进行密度梯度离心前，需先用DNA酶处理D．根据图示条带的数目和位置不能确定DNA的复制方式解析：选D分离细胞中的细胞器用差速离心法，A错误；由条带1与条带2中的DNA分子数比值可知，24h内大肠杆菌进行了3次细胞分裂，故若每一代都要收集大肠杆菌，应每8h收集一次，B错误；子代DNA进行密度梯度离心前，不能用DNA酶处理，否则DNA被降解成脱氧核苷酸，无法得到条带，C错误；仅根据图示条带的数目和位置不能确定DNA的复制方式，D正确。6．(2021·山东高考)利用农杆菌转化法，将含有基因修饰系统的T－DNA插入到水稻细胞M的某条染色体上，在该修饰系统的作用下，一个DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U，脱氨基过程在细胞M中只发生一次。将细胞M培育成植株N。下列说法错误的是()A．N的每一个细胞中都含有T－DNAB．N自交，子一代中含T－DNA的植株占3/4C．M经n(n≥1)次有丝分裂后，脱氨基位点为A—U的细胞占1/2nD．M经3次有丝分裂后，含T－DNA且脱氨基位点为A—T的细胞占1/2解析：选DN是由M细胞经有丝分裂形成的，在形成过程中没有DNA的丢失，由于T－DNA插入到水稻细胞M的某条染色体上，因此N的每一个细胞中都含有T－DNA，A正确；N植株的一条染色体中含有T－DNA，可以记为＋，因此N植株关于是否含有T－DNA的基因型记为＋－，如果自交，则子代中相关的基因型为＋＋∶＋－∶－－＝1∶2∶1，有3/4的植株含T－DNA，B正确；M中只有1个DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U，所以复制n次后，产生的子细胞有2n个，但脱氨基位点为A—U的细胞只有1个，所以这种细胞的比例为1/2n，C正确；M经3次有丝分裂后，形成的子细胞有8个，由A项分析可知，这8个子细胞均含T－DNA，由于M细胞一个DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U，所以是G和U配对，复制3次后，有4个细胞脱氨基位点为C—G,3个细胞脱氨基位点为A—T,1个细胞脱氨基位点为U—A，因此含T－DNA且脱氨基位点为A—T的细胞占3/8，D错误。基础自查(二)基因的表达系统主干知识1．基因的表达(1)转录(2)翻译(3)原核细胞与真核细胞中的基因表达2．中心法则与遗传信息的传递(1)中心法则的拓展图解(2)不同生物的遗传信息的传递过程3．基因对性状的控制(1)基因控制性状的途径(2)细胞分化(3)表观遗传特征不发生基因碱基序列的变化；可遗传；可逆性；受环境影响机制DNA的甲基化；构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰澄清概念微点(一)微点判断(1)一种tRNA只能转运一种氨基酸，一种氨基酸可由一种或多种tRNA转运。(√)(2)细菌的一个基因转录时两条链均可作为模板，提高效率。(×)(3)RNA聚合酶读取到基因上的终止密码子时停止转录。(×)(4)翻译时，只需要两种RNA参与，即tRNA和mRNA。(×)(5)一个tRNA上的反密码子只能与mRNA上的一种密码子配对。(√)(6)mRNA中碱基改变不一定造成所编码的氨基酸改变。(√)(7)生物体中，一个基因决定一种性状，一种性状由一个基因决定。(×)(8)DNA甲基化会导致基因碱基序列的改变。(×)(二)概念融通(1)原核生物的拟核基因表达速率往往比真核生物的核基因表达的速率要快很多，原因是原核生物的拟核基因表达时转录和翻译可以同步进行，真核生物的核基因表达时先在细胞核内完成转录，再在细胞质内进行翻译。(2)(2022·湖南高考，改编)某野生型水稻叶片的绿色由基因C控制，突变型1叶片为黄色，由基因C突变为C1所致。测序结果表明，突变基因C1转录产物编码序列第727位碱基改变，从基因控制性状的角度解释突变体叶片变黄的机理：基因突变影响了与色素形成有关酶的合成，导致叶片变黄。(3)一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，其意义是少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。(4)起始密码子AUG决定甲硫氨酸，但是自然界中的蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸，推测其原因是翻译生成的多肽链往往需进行加工修饰，甲硫氨酸在此过程中往往会被剪切掉。练明基础考法题点(一)转录和翻译的过程1．(2023·贵阳联考)下列关于遗传信息传递的叙述，正确的是()A．DNA复制和转录过程中均需解旋酶解旋B．转录和翻译过程中碱基的配对方式完全相同C．转录过程中随机选择DNA的一条链作为模板D．翻译过程中，tRNA只读取mRNA上的部分碱基序列信息解析：选DDNA复制需要解旋酶解旋，而转录过程中通过RNA聚合酶解旋，A错误；转录过程中包含了T—A的配对方式，翻译过程中无该配对方式，所以基因转录和翻译过程中碱基互补配对方式不完全相同，B错误；转录是只能以DNA双链中的特定的一条链为模板合成mRNA，不是随机选择DNA的一条链作为模板，C错误；翻译过程中，tRNA读取mRNA上部分碱基序列信息，如tRNA不读取终止密码子，D正确。2．核糖体由rRNA和蛋白质构成。如图所示为真核生物不同大小rRNA形成过程，该过程分A、B两个阶段进行，S代表沉降系数，其大小可代表RNA分子的大小。研究发现在去除蛋白质的情况下，B过程仍可发生。下列叙述正确的是()A．核糖体是经密度梯度离心法分离出来的最小细胞器B．45S前体合成的场所是核仁，所需的酶是RNA聚合酶C．A阶段所示过程为翻译，合成方向是从左到右D．B过程是转录后加工，参与该过程的酶是蛋白质解析：选B分离细胞器的方法是差速离心法，A错误；真核生物的核仁与rRNA的合成及核糖体的形成有关，45S前体合成的场所是核仁，所需的酶是RNA聚合酶，B正确；题图中A阶段为rRNA的形成过程，表示的是转录过程，C错误；结合题意“研究发现在去除蛋白质的情况下，B过程仍可发生”可推测，参与该过程的酶是非蛋白质类的酶即RNA，D错误。3．在真核细胞中，基因表达分三步进行，分别由RNA聚合酶、剪接体和核糖体执行转录、剪接和翻译的过程(如图所示)。剪接体主要由蛋白质和小分子的核RNA组成。下列说法不正确的是()A．mRNA前体通过剪接后进入细胞质用于翻译B．mRNA前体转录时，RNA聚合酶与基因的起始密码子相结合C．若剪接体剪接位置出现差错，可能导致蛋白质结构发生改变D．剪接体结构的揭晓，对研究基因表达的相关疾病的发病机理有重要意义解析：选B剪接体主要由蛋白质和小分子的核RNA组成，则mRNA前体必须通过剪接后进入细胞质才能用于翻译，A正确；mRNA前体转录时，RNA聚合酶与基因的启动子结合，B错误；若剪接位置出现差错，形成的mRNA与正常的mRNA不同，但最终编码的蛋白质结构可能发生改变，也可能不变，C正确；由题意可知，剪接体结构的揭晓，对研究基因表达的相关疾病的发病机理有重要意义，D正确。题点(二)中心法则、表观遗传4．(2022·浙江6月选考)“中心法则”反映了遗传信息的传递方向，其中某过程的示意图如下。下列叙述正确的是()A．催化该过程的酶为RNA聚合酶B．a链上任意3个碱基组成一个密码子C．b链的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连D．该过程中遗传信息从DNA向RNA传递解析：选C图示为逆转录过程，催化该过程的酶为逆转录酶，A错误；mRNA上能决定一个氨基酸的3个相邻碱基才可组成一个密码子，B错误；b链为单链DNA，DNA单链上的相邻的两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接，C正确；该过程为逆转录，遗传信息从RNA向DNA传递，D错误。5．DNA缠绕在组蛋白周围形成核小体，是染色质的结构单位。组蛋白的乙酰化由乙酰化酶催化，乙酰化会弱化组蛋白和DNA的相互作用，疏松了染色质的结构，细胞内还存在组蛋白去乙酰化酶，使组蛋白去乙酰化，进而调控基因的表达。下列说法错误的是()A．组蛋白的乙酰化可使生物表型发生可遗传变化B．组蛋白去乙酰化伴随着对基因转录的抑制C．组蛋白去乙酰化酶与染色体形态构建有关D．染色质中的组蛋白乙酰化和去乙酰化是可逆反应解析：选D组蛋白的乙酰化修饰使得DNA分子缠绕力减弱，从而促进转录，最终使生物表型发生可遗传变化；组蛋白去乙酰化与乙酰化作用相反，有利于染色体形态的构建，能抑制相关基因的转录，进而影响性状，A、B、C正确。催化乙酰化与去乙酰化的酶不同，即反应条件不同，故染色质中组蛋白乙酰化和去乙酰化不是可逆反应，D错误。6．研究表明，柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关。A、B两株柳穿鱼体内Lcyc基因的碱基序列完全相同，花明显不同。在开花时，植株A的Lcyc基因表达，植株B的Lcyc基因由于被高度甲基化(Lcyc基因有多个碱基连接了甲基基团)而不能表达。将A、B植株作亲本进行杂交，F1的花与植株A相似，F1自交获得的F2中绝大部分植株的花与植株A相似，少部分植株的花与植株B相似。下列叙述错误的是()A．细胞中基因表达与否以及表达水平的高低会影响生物体的性状B．植株B的Lcyc基因不能表达的原因可能是甲基化阻碍了翻译的进行C．植株A的Lcyc基因与高度甲基化的Lcyc基因相比为显性基因D．同卵双胞胎间的微小差异可能与A、B两株柳穿鱼花的形态结构形成的原因相同解析：选B研究表明，柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关，可见细胞中基因表达与否以及表达水平的高低会影响生物体的性状，A正确；植株B的Lcyc基因不能表达的原因可能是甲基化阻碍了转录的进行，B错误；据题干信息“将A、B植株作亲本进行杂交，F1的花与植株A相似”，可判断植株A的Lcyc基因与高度甲基化的Lcyc基因相比为显性基因，C正确；同卵双胞胎的遗传物质相同，二者的微小差异可能是基因表达情况不同，与A、B两株柳穿鱼花的形态结构形成的原因相同，D正确。基础自查(三)生物的变异与进化系统主干知识1．基因突变和基因重组的比较项目基因突变基因重组发生时间细胞分裂前的间期减数分裂Ⅰ前期和后期发生原因在一定外界或内部因素作用下，DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，引起基因碱基序列的改变减数分裂Ⅰ过程中，同源染色体的非姐妹染色单体互换，或非同源染色体上的非等位基因自由组合适用范围所有生物都可以发生只适用于真核生物有性生殖的细胞核遗传种类①自然突变；②人工诱变①基因自由组合；②同源染色体上的非姐妹染色单体互换结果产生新基因，出现新性状原有基因的重新组合，产生新的基因型和表型意义是新基因产生的途径，生物变异的根本来源，生物进化的原材料生物变异的来源之一，有利于生物进化[微提醒]①基因突变一定会导致基因碱基序列的改变，但不一定引起生物性状的改变。②真核生物DNA的非基因区发生碱基改变不属于基因突变，突变的基因不一定都能遗传给后代。③自然条件下，病毒的可遗传变异只有基因突变。④基因重组一般发生在控制不同性状的基因间，至少涉及两对等位基因，如基因型为Aa的个体自交不能发生基因重组，受精过程中也不发生基因重组。2．染色体结构变异与基因突变和基因重组的比较(1)染色体结构变异与基因突变的区别(2)易位与互换的区别项目染色体易位互换图解区别位置发生于非同源染色体发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间原理染色体结构变异基因重组观察可在光学显微镜下观察到在光学显微镜下观察不到3．现代生物进化理论的基本观点4．明确隔离、物种形成与进化的关系澄清概念微点(一)微点判断(1)基因突变使DNA序列发生的变化，都能引起生物性状变异。(×)(2)基因重组只是基因间的重新组合，不会导致生物性状变异。(×)(3)生物进化过程的实质在于有利变异的保存。(×)(4)生物进化时基因频率总是变化的。(√)(5)协同进化是指生物和生物之间在相互影响中不断进化和发展。(×)(6)长期使用抗生素会导致细菌产生对抗生素抗性的变异，从而使抗生素无效。(×)(7)捕食者的存在与进化会阻碍被捕食者的进化。(×)(8)自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率。(√)(9)在进化地位上越高等的生物，其适应能力越强。(×)(二)概念融通(1)X射线照射野生型链孢霉使其不能在基本培养基上生长，但加入某种维生素则立即能生长，其原因可能是X射线照射使野生型链孢霉发生了基因突变，可能影响了有关此种维生素形成的酶的合成，从而影响了此种维生素的合成。(2)什么是“收割理论”？捕食者存在的意义是什么？捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或少数几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间。捕食者的存在有利于增加物种多样性。(3)有性生殖的出现加快了生物进化的步伐的原因是有性生殖的出现使基因重组得以实现，增加了生物变异的多样性，因而生物进化的速度明显加快。练明基础考法题点(一)生物的变异1．α­珠蛋白与α­珠蛋白突变体分别由141个和146个氨基酸组成，其中第1～138个氨基酸完全相同，其余氨基酸不同。该变异是由基因上编码第139个氨基酸的一个碱基对缺失引起的。该实例不能说明()A．该变异属于基因突变B．基因能指导蛋白质的合成C．DNA片段的缺失导致变异D．该变异导致终止密码子后移解析：选C该变异是由基因上编码第139个氨基酸的一个碱基对缺失引起的，故属于基因突变，A不符合题意；基因结构的改变导致了相应蛋白质的改变，说明基因能指导蛋白质的合成，B不符合题意；分析题意可知，该变异发生了一个碱基对的缺失，而非DNA片段的缺失，C符合题意；α­珠蛋白与α­珠蛋白突变体分别由141个和146个氨基酸组成，说明变异后形成的蛋白质中氨基酸数目增多，可推测该变异导致终止密码子后移，D不符合题意。2．染色体结构、数目的改变可导致遗传病的发生，下列关于染色体变异的叙述正确的是()A．猫叫综合征是体内5号染色体间发生基因重组引起的人类遗传病B．染色体结构变异可使染色体上的DNA分子碱基排列顺序发生改变C．三倍体无子西瓜中偶尔出现种子的原因是父本在进行减数分裂时可能形成部分正常的精子D．正常父亲与患红绿色盲母亲生育患克莱费尔特症(XXY)色觉正常儿子是因父亲减数分裂Ⅱ异常所致解析：选B猫叫综合征是人的5号染色体部分缺失而引起的遗传病，所以为染色体结构变异，A错误；染色体的结构变异包括重复、缺失、倒位和易位，都会引起DNA分子碱基排列顺序的改变，B正确；无子西瓜的培育过程中，三倍体植株作母本，正常的二倍体植株作父本，当出现正常种子时有可能是母本在进行减数分裂时，产生了一些正常的卵细胞，和正常精子完成受精过程，产生种子，C错误；父亲色觉正常，基因型为XBY，母亲患红绿色盲，基因型为XbXb，生下一个患克莱费尔特症色觉正常的儿子，基因型为XBXbY，说明父亲精原细胞在减数分裂Ⅰ时XB和Y这对同源染色体分离出现异常，D错误。3．如图所示为不同细胞中所含的染色体类型，下列叙述正确的是()A．图a含有两个染色体组，图b含有三个染色体组B．如果图b表示体细胞，则图b代表的生物一定是三倍体C．如果图c代表由受精卵发育成的生物的体细胞，则该生物一定是二倍体D．图d代表的生物一定是由卵细胞发育而成的，是单倍体解析：选C图a细胞中着丝点分裂，移向两极的8条染色体含有4对同源染色体，所以共含有4个染色体组，图b细胞含有3个染色体组，A错误；体细胞中含有3个染色体组的生物如果由受精卵发育而来，则为三倍体，如果由配子发育而来，则为单倍体，B错误；图c含有2个染色体组，如果代表由受精卵发育成的生物的体细胞，则该生物一定是二倍体，C正确；图d含有1个染色体组，不是由受精卵发育而来，可能是由卵细胞或精子发育而成的单倍体，D错误。题点(二)现代生物进化理论的基本内容4．(2023·浙江6月选考)不同物种体内会存在相同功能的蛋白质，编码该类蛋白质的DNA序列以大致恒定的速率发生变异。猩猩、大猩猩、黑猩猩和人体内编码某种蛋白质的同源DNA序列比对结果如下表，表中数据表示DNA序列比对碱基相同的百分率。大猩猩黑猩猩人猩猩96.61%96.58%96.70%大猩猩98.18%98.31%黑猩猩98.44%下列叙述错误的是()A．表中数据为生物进化提供了分子水平的证据B．猩猩出现的时间早于大猩猩、黑猩猩C．人类、黑猩猩、大猩猩和猩猩具有共同的祖先D．黑猩猩和大猩猩的亲缘关系比黑猩猩与猩猩的亲缘关系远解析：选D同源DNA序列的比对是在分子水平上进行的研究，为生物进化提供了分子水平的证据，A正确；根据题干可知，不同物种体内会存在相同功能的蛋白质，编码该类蛋白质的DNA序列以大致恒定的速率发生变异，人在进化中出现的是最晚的，而猩猩的碱基和人类相同的百分率是最小的，说明猩猩出现的时间早于大猩猩、黑猩猩，B正确；多重证据表明，当今生物具有共同的祖先，C正确；黑猩猩和大猩猩的碱基相同率是98.18%，黑猩猩与猩猩的碱基相同率是96.58%，因此黑猩猩和大猩猩的亲缘关系比黑猩猩与猩猩的亲缘关系近，D错误。5．临床上，随着抗生素的大量使用，敏感性菌株不断被淘汰，抗药性菌株大量繁殖，最终可能导致出现对多种抗生素具有抗性的“超级细菌”。下列有关分析正确的是()A．敏感性和抗药性是由细菌同源染色体上的等位基因控制的相对性状B．随着抗生素的大量使用，加速诱发了基因突变从而产生“超级细菌”C．细菌的抗生素抗性变异是定向的，抗生素对细菌进行了定向选择D．若停止抗生素的使用，则细菌的抗药性基因频率可能会逐渐下降解析：选D细菌是原核生物，原核生物的细胞内没有染色体，A错误；抗生素对抗药性菌株只起选择作用，不会诱发其基因突变，B错误；细菌的抗生素抗性变异是不定向的，抗生素对细菌的变异进行了定向选择，存活下来的细菌大多为抗药性菌株，C错误；若停止抗生素的使用，减小了对抗药性菌株的选择作用，细菌的抗药性基因频率可能会逐渐下降，D正确。6．某昆虫的翅可按长度分为残翅、中翅和长翅，且残翅昆虫不能飞行，翅越长运动能力越强。图1表示某地区该种昆虫的翅长与个体数量的关系，分析并回答下列问题：(1)图1中该种昆虫翅长差异的根本来源是________。(2)如果有两个较小的此种昆虫的种群迁入了甲、乙两个岛屿，其中甲岛食物匮乏，运动能力强的生物更容易获得食物，乙岛经常有大风浪，飞行的昆虫容易被吹入大海淹死。我们能从这一事实得到的结论是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)请在图2中画出昆虫在甲岛屿繁殖数代以后翅长与个体数量的柱状图。(4)若干年后，甲岛屿形成的昆虫种群A与乙岛屿形成的昆虫种群B再次相遇，但它们已不能进行相互交配，说明两种群的__________存在很大差异，导致它们之间形成了__________________，而产生这种差异的原因有①________________________________；②______________________________________________。(5)现有1000只该种昆虫迁入丙岛屿，其中基因型为AA的个体有550只，Aa的个体有300只，aa的个体有150只。如果不考虑自然选择和突变，昆虫个体进行自由交配，且每只昆虫的繁殖能力相同，则繁殖3代以后，该种群中A的基因频率为____________，Aa的基因型频率为__________。解析：(1)导致生物性状差异的根本原因是基因突变。(2)突变具有不定向性，且突变的利与害取决于是否适应当地的环境。(3)甲岛食物匮乏，运动能力强的生物更容易获得食物，所以若干年后，甲岛上长翅个体最多，残翅个体最少，具体图示见答案。(4)种群A与种群B不能进行交配表明这两个种群的基因库存在很大差异，已经形成了生殖隔离。产生这种差异的原因可能是A、B两种群发生的可遗传变异不同，也可能是种群A、B存在地理隔离，种群间不能进行基因交流。(5)最初迁入丙岛时，该昆虫种群中A的基因频率为(550×2＋300)/2000×100%＝70%，则a的基因频率为30%，由于该昆虫个体进行自由交配，且繁殖能力相同，故繁殖3代以后，A的基因频率不发生改变，仍为70%，Aa的基因型频率为2×70%×30%＝42%。答案：(1)基因突变(2)基因突变的有害和有利不是绝对的，取决于生物的生存环境(3)如图所示(4)基因库生殖隔离A、B两种群发生的可遗传变异不同A、B两种群存在地理隔离，种群间不能进行基因交流(或甲、乙两岛自然选择的作用不同，导致基因频率改变的方向不同)(5)70%42%[基础考法评价]一、选择题1．将含有R型肺炎链球菌的培养液加入试管甲，将加热杀死的S型肺炎链球菌破碎后得到细胞提取物放入试管乙，并在试管乙中加入一定量的RNA酶；将试管甲、乙中的液体混合得到试管丙。据图分析下列叙述正确的是()A．加热杀死的S型肺炎链球菌中蛋白质和核酸均失去功能B．试管乙中加入RNA酶的目的是催化转录过程合成mRNAC．此实验并不能证明何种物质是S型肺炎链球菌的遗传物质D．试管甲、乙混合后，试管丙中S型肺炎链球菌的数量多于R型细菌解析：选C加热杀死的S型肺炎链球菌中蛋白质变性失活，失去功能，核酸变性后在一定温度条件下可复性，A错误；试管乙中加入RNA酶的目的是水解RNA，B错误；此实验由于没有把蛋白质、荚膜多糖、DNA等物质分离开，故并不能证明何种物质是S型肺炎链球菌的遗传物质，C正确；试管甲、乙混合后，试管丙中有一部分R型细菌转化成S型细菌，但转化率较低，故S型肺炎链球菌的数量少于R型细菌，D错误。2．某校生物研究性学习小组模拟了赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验，过程如图所示。下列有关分析正确的是()A．离心的目的是让上清液中析出质量较轻的噬菌体颗粒B．若搅拌不充分，则会导致沉淀物b与上清液c均具有放射性C．实验2得到的子代噬菌体都具有放射性D．实验1和实验2可说明DNA是噬菌体的主要遗传物质解析：选A离心的目的是让上清液中析出质量较轻的噬菌体颗粒，A正确；若搅拌不充分，少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在大肠杆菌表面，导致沉淀物b具有放射性，而上清液c具有放射性的原因最可能是保温时间过长或过短，与搅拌不充分无直接关系，B错误；实验2得到的子代噬菌体中只有部分具有放射性，C错误；实验1和实验2可说明DNA是噬菌体的遗传物质但无法说明是主要遗传物质，D错误。3．大多数真核生物的DNA在复制时会出现多个复制泡，每个复制泡的两端有2个复制叉，复制叉的延伸方向如图所示。已知复制时DNA聚合酶只能沿模板链的3′→5′方向移动，下列说法错误的是()A．图中DNA的复制为双向半保留复制B．多起点复制加快了DNA的复制速度C．复制泡3的DNA复制早于复制泡1D．子链的延伸方向与复制叉的推进方向相同解析：选D由图中复制泡的走向可知，DNA复制时以每条链为模板，且DNA聚合酶沿模板链的3′→5′方向移动，因此图中DNA的复制为多起点不连续双向半保留复制，A正确；多起点复制加快了DNA的复制速度，B正确；根据复制泡的大小可以看出，复制泡3的DNA复制早于复制泡1，C正确；DNA聚合酶只能沿模板链的3′→5′方向移动，两条子链的延伸方向相反，其中一条子链延伸方向与复制叉的推进方向相反，D错误。4．关于DNA分子复制机制，科学家用荧光染料给Rep蛋白(DNA解旋酶中作为引擎的那部分结构，驱动复制叉的移动)加上了绿色荧光标记从而获知被标记的分子相对于DNA分子的运动轨迹，结果如图所示。下列相关叙述错误的是()A．Rep蛋白可以破坏相邻核苷酸之间的磷酸二酯键B．DNA结合蛋白可能具有防止DNA单链重新形成双链的作用C．Rep蛋白推动复制叉移动可能是通过水解ATP提供能量D．DNA复制具有边解旋边复制和半保留复制的特点解析：选A根据Rep蛋白的功能可推断出，Rep蛋白应为解旋酶，该酶能破坏氢键，但不能破坏相邻核苷酸之间的磷酸二酯键，A错误；DNA结合蛋白缠绕在已解旋DNA单链上，具有防止DNA单链重新形成双链的作用，B正确；Rep蛋白推动复制叉移动需要消耗能量，而能量可能是通过水解ATP提供的，C正确；根据题意和图示分析可知，DNA复制具有边解旋边复制和半保留复制的特点，D正确。5．BrdU能替代T与A配对而渗入新合成的DNA链，将植物根尖分生组织放在含有BrdU的培养基中，分别培养到第一、第二个细胞分裂周期的中期。下列有关说法错误的是()A．1条染色体形成2条染色单体的同时，DNA也完成了复制B．1个DNA复制2次所产生的DNA分别位于4条染色单体上C．第一个细胞分裂周期的中期，每条染色体均有2条脱氧核苷酸链都含BrdU的1个DNA分子D．第二个细胞分裂周期的中期，每条染色体均有1条脱氧核苷酸链含BrdU的1个DNA分子解析：选C1条染色体形成2条染色单体的同时，DNA也完成了复制，A正确；DNA复制方式为半保留复制，在植物根尖细胞有丝分裂中期时，存在染色单体，则1个DNA复制2次所产生的DNA分别位于4条染色单体上，B正确；第一个细胞分裂周期的中期，DNA分子只复制了一次，根据DNA分子半保留复制特点，每条染色体上的2个DNA分子中均有1条脱氧核苷酸链含BrdU，C错误；从开始培养到第二个细胞分裂周期的中期，DNA分子进行了2次半保留复制，每条染色体均有1条脱氧核苷酸链含BrdU的1个DNA分子，D正确。6．四膜虫是实验研究的理想材料，当缺乏必需氨基酸时，其细胞内tRNA会被细胞内某些蛋白质类内切酶切割成若干个片段，从而影响蛋白质的合成，而非必需氨基酸缺乏时，不会引起tRNA被切割。下列说法错误的是()A．内切酶破坏了tRNA中的磷酸二酯键，将其切割成若干个片段B．内切酶与tRNA之间可能通过碱基互补配对相互识别C．缺乏必需氨基酸会直接影响翻译过程，减少蛋白质的合成D．基因发生甲基化修饰，可能会影响基因的转录解析：选B根据题意可知，内切酶能将tRNA切割成若干片段，推测其破坏的是tRNA中核苷酸之间的磷酸二酯键，A正确；内切酶为蛋白质，其中不含碱基，故内切酶与tRNA之间不能通过碱基互补配对相互识别，B错误；缺乏必需氨基酸会引起tRNA被切割，因此直接影响翻译过程，减少蛋白质的合成，C正确；基因发生甲基化修饰，可能影响RNA聚合酶与启动子结合，进而影响基因的转录，D正确。7．染色体拷贝数目变异(CNV)是人类变异的一种重要形式，其覆盖的染色体范围广，可引起人群中巨大的遗传差异，从而表现出不同性状。正常人的基因成对存在，即2份拷贝，若出现1或0份拷贝即为缺失，大于2份拷贝即为重复，在拷贝过程中还会出现倒位、易位等情况。下列分析正确的是()A．发生CNV的细胞中染色体上基因数目一定出现变化B．发生CNV的细胞在减数分裂Ⅰ的前期不会出现联会现象C．染色体片段在非同源染色体间交换通常不会改变拷贝的数量D．若某DNA分子复制时在基因中增加了一定数量的碱基，则属于CNV中的重复解析：选C若CNV过程发生倒位的情况，则染色体上的基因数目不发生改变，A错误；发生CNV过程中可能出现大于2份拷贝的情况，但存在同源染色体时，发生CNV的细胞在减数分裂Ⅰ的前期可能会出现联会现象，B错误；染色体片段在非同源染色体间的交换属于易位，通常不会改变拷贝数量，C正确；某DNA分子复制时在基因中增加了一定数量的碱基，属于基因突变，不属于CNV中的重复，D错误。8．研究发现MMP－9基因的表达产物会促进癌细胞转移。科研人员将某种人造双链RNA转入癌细胞中，以干扰MMP－9基因表达，其作用过程如图所示。下列叙述错误的是()A．①为转录，由RNA聚合酶与MMP－9基因起始密码子结合启动B．①～④过程中发生碱基互补配对的是①和③C．据图推测沉默复合体可将人造双链RNA转变为单链D．沉默复合体通过降解MMP－9基因的mRNA降低癌细胞的转移风险解析：选A①是转录过程，该过程需要RNA聚合酶的催化，RNA聚合酶与基因结合的位点是启动子而非起始密码子，A错误；①是转录过程，DNA的一条单链与mRNA的碱基互补配对，②是mRNA从核孔进入细胞质的过程，③是单链RNA与mRNA碱基互补配对，④是剪切过程，①～④过程中发生碱基互补配对的是①和③，B正确；据图可知，沉默复合体中的人造双链RNA变为了单链RNA，故推测沉默复合体能使人造双链RNA解旋，将人造双链RNA转变为单链，C正确；MMP－9基因的表达产物能促进癌细胞转移，由题图可知，沉默复合体通过降解MMP－9基因的mRNA降低癌细胞的转移风险，D正确。9．科学家在实验室中用甲、乙两种近缘蝴蝶杂交得到了一种具有繁殖能力的H蝴蝶，H蝴蝶与自然界中的一种已知的蝴蝶物种完全相同，且H蝴蝶仅选择同种的H蝴蝶交配。结合该材料推测下列有关叙述，错误的是()A．自然界中的该已知蝴蝶物种起源于甲、乙两种近缘蝴蝶杂交B．甲、乙两种蝴蝶没有经过地理隔离，故H蝴蝶不是新物种C．甲、乙两种近缘蝴蝶之间没有生殖隔离D．H蝴蝶与甲或乙种蝴蝶之间可能存在生殖隔离解析：选BH蝴蝶与自然界中的一种已知的蝴蝶物种完全相同，说明自然界中的该已知蝴蝶物种起源于甲、乙两种近缘蝴蝶杂交，A正确；没有经过地理隔离，也可能产生新物种，H蝴蝶仅选择同种的H蝴蝶交配，则H蝴蝶与甲或乙种蝴蝶之间可能存在生殖隔离，故H蝴蝶可能是新物种，B错误，D正确；甲、乙两种近缘蝴蝶杂交可得到一种具有繁殖能力的H蝴蝶，说明甲、乙两种近缘蝴蝶之间没有生殖隔离，C正确。10．某种昆虫的翅型由一对等位基因控制，在经常刮大风的某岛上，该昆虫主要存在翅特别发达和无翅两种类型，飞行能力一般的杂合子会逐渐被淘汰。下列说法正确的是()A．无翅和翅特别发达分别是不利变异和有利变异B．控制翅型的显性基因对隐性基因为完全显性C．昆虫后代中出现不同的翅型是基因重组的结果D．该昆虫种群翅型基因频率的改变是定向的解析：选D生物的变异有害和有利不是绝对的，往往取决于生物的生存环境，在经常刮大风的某岛上，无翅和翅特别发达都是有利变异，A错误；由题意可知，显性纯合子和杂合子的表型不同，说明控制翅型的显性基因对隐性基因为不完全显性，B错误；因为该种昆虫的翅型由一对等位基因控制，因此昆虫后代中出现不同的翅型不是基因重组的结果，C错误；在自然选择的作用下，杂合子逐渐被淘汰，该种群翅型的基因频率发生定向改变，D正确。11．某生物基因组成及基因在染色体上的位置关系如图所示，该生物性原细胞经减数分裂形成了如图所示的几种配子。关于这几种配子形成过程中所发生的变异，下列说法中错误的是()A．甲的变异属于基因重组，发生在减数分裂Ⅰ过程中B．乙的变异属于染色体数目变异，发生在减数分裂Ⅱ过程中C．丙的变异属于染色体结构变异，可能是基因b转移到非同源染色体上D．丁的变异属于基因突变，在光学显微镜下可观察到碱基序列发生了改变解析：选D甲形成过程中，在减数分裂Ⅰ后期，发生了非同源染色体上非等位基因的自由组合，属于基因重组，A正确；乙形成的原因是减数分裂Ⅱ后期，姐妹染色单体分开后形成的子染色体移向同一极，这属于染色体数目变异，B正确；a和b是非同源染色体上的基因，而丙中a和b位于同一条染色体上，原因可能是基因b转移到非同源染色体上，属于染色体结构变异中的易位，C正确；丁的变异产生了新的等位基因，属于基因突变，基因突变是DNA中碱基序列的改变，在光学显微镜下观察不到，D错误。12．家蚕中雄蚕比雌蚕出丝率高且生丝质量好。蚕的受精卵颜色由10号常染色体上两对等位基因(A/a，B/b)控制，基因型为aaB_的受精卵为杏黄色；A_bb的受精卵为淡黄褐色；aabb的受精卵为白色；AaBb、AABb、AABB和AaBB等受精卵均为黑色。育种工作者用如图方法选择出雌蚕甲，以便根据受精卵颜色筛选雄蚕用于生产(减数分裂中具有同源区段的染色体联会后分离并移向细胞两极)。下列叙述不正确的是()A．相对于原种雌蚕，雌蚕甲发生了染色体结构变异和数目变异B．雌蚕甲产生含W染色体的配子比含Z染色体的配子少一条染色体C．育种时雌蚕甲与基因型为aaBB的雄蚕杂交，需选择杏黄色受精卵用于生产D．该育种过程通过人工选择获得优良品种，但该家蚕种群未发生进化解析：选D相对于原种雌蚕，雌蚕甲少了一条10号染色体，且10号染色体含基因A的片段易位到W染色体上，所以发生了染色体结构变异和数目变异，A正确；雌蚕甲少了一条10号染色体，且具有同源区段的染色体联会后分离并移向细胞两极，所以产生含W染色体的配子比含Z染色体的配子少一条染色体，B正确；育种时雌蚕甲(基因型为aBZWA)与基因型为aaBB的雄蚕杂交，后代为aaBBZZ和aBZWA，需选择杏黄色受精卵用于生产，C正确；该育种过程通过人工选择获得优良品种，会导致基因频率发生改变，所以该家蚕种群发生了进化，D错误。二、非选择题13．图1表示某基因首端的部分序列，可指导编码6个氨基酸，图2表示一种tRNA，表格中是部分氨基酸对应的密码子。回答下列相关问题。氨基酸密码子氨基酸密码子甲硫氨酸AUG(起始)苏氨酸ACU、ACC、ACA、ACG色氨酸UGG脯氨酸CCU、CCC、CCA、CCG谷氨酸GAA、GAG缬氨酸GUU、GUC、GUA、GUG酪氨酸UAC、UAU精氨酸AGA、AGG、CGU、CGC、CGA、CGG组氨酸CAU、CAC亮氨酸UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG(1)该基因转录过程需要的原料是____________，转录过程中破坏氢键使DNA双链解旋的酶是__________，结合起始密码子判断，图1中______链是转录的模板链。(2)根据图1并结合密码子表，写出该基因编码的多肽链首端的氨基酸序列：__________________________________________。若图1所示的序列发生碱基对的替换，导致mRNA上的4个密码子都各替换了1个碱基，但其编码的氨基酸序列没有改变，则氨基酸序列不变的原因是______________________________________；结合上述密码子表推测，突变后产生的mRNA序列有________种可能。(3)图2所示的tRNA转运的氨基酸是________(反密码子的读取方向是3′－端→5′－端)。解析：(1)转录的产物为mRNA，构成mRNA的原料是4种核糖核苷酸；转录过程中RNA聚合酶破坏氢键使DNA双链解旋；AUG为起始密码子，密码子位于mRNA上，且该部分序列可指导编码6个氨基酸，所以β链是转录的模板链。(2)根据图1并结合密码子表，可确定该基因编码的多肽链首端的氨基酸序列为：—甲硫氨酸—酪氨酸—苏氨酸—谷氨酸—组氨酸—色氨酸—。若图1所示的序列发生碱基对的替换，导致mRNA上的4个密码子都各替换了1个碱基，由于密码子具有简并性，使其编码的氨基酸序列没有改变。结合上述密码子表推测，甲硫氨酸、色氨酸都只对应1种密码子，酪氨酸、组氨酸、谷氨酸各对应2种密码子，而苏氨酸对应4种密码子，则发生替换的是酪氨酸、组氨酸、谷氨酸和苏氨酸的密码子，酪氨酸、组氨酸、谷氨酸都只有1种替换可能，苏氨酸有3种。(3)图2所示的tRNA的反密码子为UGG，其对应的密码子为ACC，其编码的是苏氨酸。答案：(1)4种核糖核苷酸RNA聚合酶β(2)—甲硫氨酸—酪氨酸—苏氨酸—谷氨酸—组氨酸—色氨酸—同种氨基酸可能对应不止一种密码子(或密